Капиллярные структуры в тепловых трубах

КАПИЛЛЯРНЫЕ СТРУКТУРЫ В ТЕПЛОВЫХ ТРУБАХ [c.61]

Капиллярная структура в тепловых трубах может иметь са-мое различное конструкционное рещение (рис.В.5 ). Однако все фитильные устройства для тепловых труб по принципу их работы следует подразделить на две категории, которые в литературе по тепловым трубам до сих пор так и не получили жесткого разграничения (а также и общепринятого названия). Э -о разделение обусловлено потребностью понимания характерных особенностей каждой категории фитилей и различных режимов их работы. Разграничим фитили на простые и составные. [c.22]

Многообразие фитилей ведет к разнообразию конкретных условий парообразования. Многие явления характерны как для низкотемпературных, так и для высокотемпературных тепловых труб. Рассмотрим прежде всего парообразование в пористых фитилях, состоящих, например, из нескольких слоев сетки, металлического войлока или пористых спеченных засыпок. Для них в первом приближении можно представить следующую общую двумерную модель [38] (рис. 3.11). Модель состоит из шаров, теплопроводность которых значительно больше, чем теплопроводность окружающей жидкости, и шары соединены между собой с помощью тепловых мостиков, которые поддерживают теплопроводность в направлении У (в середине рисунка мостики не обозначены для лучшей наглядности). Если на месте А стенки действует зародыш пузырьков пара, то пузырьки будут распространяться в направлении, где расстояние между шарами наибольшее. Если перегрев жидкости в направлении К достаточен для того, чтобы пузырек расширился (увеличился) до мениска С, то возникает открытый канал пара между местами А и С. Если же пузырек распространяется вдоль стенки так, что и места зародышей В становятся действующими, то это почти несущественно до тех пор, пока сплошная пленка пара не распространится в направлении X у стенки. Вследствие малой теплопроводности пара в этом случае возможны перегрев и пережог стенки — наступает типичный кризис кипения. Уместен вопрос, какая капиллярная структура наиболее пригодна для достижения больших тепловых нагрузок. Очевидно, что такая, в которой облегчено распространение паровой зоны в направлении У (см. рис. 3.11) и затруднено образование сплошной паровой пленки непосредственно у стенки. С одной стороны, для достижения возможно большего капиллярного давления в тепловой трубе требуются небольшие диаметры капиллярных каналов. С другой стороны, при малых диаметрах каналов больше опасность образования пленки у стены, так как для прохода пара через фитиль требуется большая разность давлений пара между Л и С и, соответственно, должен быть велик перегрев жидкости у стенки. Из-за увеличения сопротивления потоку жидкости нельзя сильно уменьшать толщину фитиля. Для жидкости с плохой теплопроводностью необходимо обращать внимание на хорошие тепловые контакты внутри капиллярной структуры, чтобы обеспечивать хорошую теплопроводность в поперечном направлении. Это достигается спеканием частиц или сеток между собой и стенкой. [c.140]

Наличие двухфазного парокапельного потока массы в паровом канале приводит к снижению максимальной теплопередающей способности ТТ вследствие того, что не вся жидкость, транспортируемая по капиллярной структуре, превращается в пар. Присутствие капель в потоке увеличивает потери давления на трение в паровом канале возникающая в ряде случаев объемная конденсация может существенно изменить картину тепло- и массообмена в тепловой трубе. [c.13]

Анализ и оптимизация капиллярной структуры. Криогенные ТТ при хранении или эксплуатации могут находиться при температурах выше критической (в термодинамическом смысле), что приводит к сверхвысокому давлению пара. Такие условия в криогенных ТТ резко снижают надежность их конструкций, а в ряде случаев могут приводить к гидравлическому взрыву. Мерами по обеспечению надежности являются повышение толщины стенки и введение дополнительного резервуара для увеличения удельного объема паров в тепловой трубе при сверхкритических температурах. Первая характеризуется ростом термического сопротивления и снижением эффективности теплопередачи. Вторая будет сопровождаться интенсификацией теплопритоков к ТТ вследствие того, что для предотвращения перекачки теплоносителя в резервуар его необходимо поместить в среду с более высокой температурой, чем температура конденсатора. Кроме того, в ряде практических систем, где эксплуатируется криогенная тепловая труба, не имеется среды с такой температурой. [c.18]

Систему уравнений (5-10-1)—(5-10-3) необходимо дополнить уравнением теплопроводности в корпусе трубы и уравнением фильтрации теплоносителя через капиллярную структуру. Толщина корпуса трубы (R — Ri) значительно меньше толщины капиллярного фитиля (Ri — R), поэтому перераспределением теплоты вдоль корпуса можно пренебречь. Зависимость между тепловыми потоками наружной поверхности и внутренней поверхности будет иметь вид (см. рис. 5-59) [c.393]

Теоретические аспекты капиллярных ограничений на величину передаваемой тепловой мощности были рассмотрены в предыдущей главе. Другими факторами, ограничивающими передачу тепловой мощности, являются звуковые эффекты, унос жидкости и вскипание теплоносителя. Возможное влияние этих ограничений на величину передаваемой мощности тепловой трубы показано на рис. 3.1. Определяющим для тепловой трубы является то ограничение, в результате которого при рассматриваемой температуре максимально возможная передаваемая мощность имеет наименьшее значение. Значения этих различных ограничений, в свою очередь, зависят от различных свойств теплоносителей, структур фитиля и геометрии тепловой трубы, например, в предыдущей главе было показано, что капиллярные ограничения для тепловой трубы с заданным теплоносителем и температурой могут быть увеличены при использовании фитилей с меньшими капиллярными радиусами и с большей проницаемостью. Тео- [c.80]

Основным механизмом передачи тепла в испарителе и конденсаторе тепловой трубы является теплопроводность с испарением и конденсацией. Теории теплопроводности с испарением и конденсацией были описаны в предыдущей главе. Прохождение тепла через насыщенный жидкостью фитиль сопровождается возникновением радиального градиента температур в жидкости. В зоне испарения температура жидкости на границе раздела труба — фитиль больше, чем температура жидкости на границе раздела фитиль —пар на величину, зависящую не только от свойств жидкости и фитиля, но и от плотности теплового потока. В двухфазной системе давление жидкости в испарителе равно давлению насыщения при температуре межфазной границы жидкость — пар минус капиллярное давление на межфазной границе. Из этого сле-дет, что давление насыщения пара при температуре границы раздела фитиль — труба превышает давление жидкости в этой же точке. Так как разность давлений возрастает с увеличением радиального теплового потока, в испарителе тепловой трубы и в фитиле испарителя может начаться образование паровых пузырьков. Образование в структуре фитиля паровых пузырьков является нежелательным, потому что они могут привести к возникновению перегретых участков и препятствовать циркуляции жидкости. Таким образом, существует ограничение теплового потока, связанное с парообразованием в тепловой трубе, и это ограничение названо ограничением по кипению. Существует разница между ограничением по кипению и другими ограничениями. А именно, ограничение по кипению накладывается на плотность радиального теплового потока, в то время как остальные ограничения — на осевой тепловой поток. Тем не менее, если геометрия испарителя и поверхностное распределение теплового потока в испарителе постоянны, то плотность радиального потока прямо пропорциональна осевому тепловому потоку. Кроме того, следует отметить, что образование паровых пузырьков ограничено только зоной испарения тепловой трубы, так как жидкость в конденсаторе переохлаждена до температуры меньшей, чем температура насыщения, соответствующая давлению жидкости в данной точке. Поэтому для зоны конденсации на плотность радиального теплового потока не накладывается никаких ограничений. Анализ ограничений по кипению затрагивает теорию пузырькового кипения. Пузырьковое кипение включает два независимых процесса 1) формирование пузырьков (зародышеобразование) 2) последующий рост и движение пузырьков. Представим себе сферический паровой пузырь вблизи границы раздела труба — фитиль. В состоянии равновесия [c.88]

После рассмотрения некоторых общих понятий, справедливых для любых типов тепловых труб, вернемся вновь к явлению капиллярности. Чтобы полностью убедиться в возможностях иопользования капиллярных структур — фитилей для перекачки теплоносителя в тепловых трубах, необходимо несколько более подробно ознакомиться с этим интересным явлением. [c.38]

Скорость движения пара в тепловой трубе достигает нескольких сот метров в секунду. Течение жидкости в пограничном слое притормаживается встречным паровым потоком, отдельные капли срываются с поверхности капиллярной структуры и уносятся в зону конденсации, еще не. достигнув испарителя. [c.65]

Как показано в работе [5], для коротких тепловых труб, работающих при больших числах Рейнольдса (Ре] 1) и имеющих капиллярную структуру в виде составного фитиля с кольцевым зазором, учет теплофизических свойств теплоносителя сводится к величине, которая названа фактором качества и определяется как [c.8]

Стремление уменьшить температурные перепады на стенке и более эффективно использовать центральную часть трубы привело к использованию для низкотемпературных тепловых труб фитилей,,в которых капиллярная структура в виде артерии вынесена в паровой канал. Это, в частности, пластинчатый фитиль [рис. 2.1, г] или шнековый [22]. [c.26]

Осушение тепловой трубы в зоне нагрева удалось получить лишь при пониженных температурах —940—990° С. Экспериментально полученные значения максимальной мощности согласуются с расчетными. Опыты показали, что в тепловых трубах с фитилями, имеющими относительно крупную капиллярную структуру (размер пор 0,6 мм) и малую поверхностную пори- [c.92]

Регулирование посредством изменения перепада давления пара и жидкости может осуществляться на любом температурном уровне как для криогенных, так и для высокотемпературных тепловых труб. Схема тепловой трубы, в которой используется" принцип регулирования термического сопротивления посредством дросселирования пара, изображена на рис. 5.1 (схема 2.1). Пар из зоны испарения в зону конденсации может пройти только через отверстие, закрываемое клапаном. Открытие и закрытие клапана осуществляется при перемещении штока вследствие изменения объема жидкости, имеющей большой температурный коэффициент объемного расширения. На рис. 5.1 (схема 2.2) представлена другая конструкция, в которой для регулирования термического-сопротивления используется осушение канавочной капиллярной структуры. При уменьшении температуры греющего тела ниже определенного значения клапан закрывает отверстие для прохода пара, перепад давления между испарительной и конденсаторной частями увеличивается, что приводит к осушению канавочной капиллярной структуры в испарительной части, уменьшению теплоподвода к ней, открытию клапана и т. п. [c.130]

В рассмотренной выше тепловой трубе с неоднородной капиллярной структурой эффект работы трубы в качестве диода достигается за счет различия капиллярных напоров, развиваемых капиллярной системой в зоне испарения и в зоне конденсации при изменении направления теплового потока. Другой способ изменения капиллярного напора—-изменение смачиваемости. В тепловом диоде с неодинаковой смачиваемостью уменьшение капиллярного напора достигается посредством изменения величины угла смачивания фитиля 0 в зонах испарения и конденсации. Конструкция теплового диода с неодинаковой смачиваемостью фитиля предложена в работе (30]. Диод с такой конструкцией выполнен следующим образом. Корпус тепловой трубы состоит из трех частей, причем на участке испарения и конденсации он выполнен из теплопроводного материала, на адиабатическом участке для уменьщения перетечек тепла — из теплового изолятора. Фитиль в зоне испарения обладает хорошей смачиваемостью, в зоне конденсации смачиваемость фитиля теплоносителем мала. Благодаря этому при изменении направления теплового потока достигается большая разница в капиллярных напорах, развиваемых участками фитиля с неодинаковой смачиваемостью, а следовательно, и в мощности, переносимой тепловой трубой. [c.132]

В работе [54] для обеспечения относительно высокого теплопереноса в тепловой трубе при 600—650° С разработана спиральная капиллярная структура. Опыты в целях выбора оптимальной [c.144]

Тепловые трубы с простыми фитилями. Простой фитиль представляет собой капиллярную структуру, в которой канал для протока жидкости одновременно служит и для создания капиллярного перепада давления. Пример простого фитиля — канавки различной формы на внутренней стенке тепла [c.22]

Тепловые трубы с артериальными фитилями В тех случаях когда необходимо иметь Тонкий слой жидкости у стенки трубы, например для криогенных и низкотемпературных тепловых труб, возможно применение фитиля с вынесенным в паровое пространство каналом для протока жидкости — артерией (см. рис. В.5, сектор ж). Артерия, имеющая большой гидравлический диаметр или проходное сечение, резко уменьшает гидравлическое сопротивление при течении жидкости из зоны конденсации в зону испарения. Для раздачи жидкости от артерии поверхности трубы в зоне испарения часто используют капиллярную структуру в виде резьбовых канавок на внутренней стенке корпуса трубы. Артериальные фитили можно также подразделить на простые и составные. Одна из разновидностей артериальных фитилей — фитиль с так называемой туннельной артерией (см. рис. В.5, сектор з). В туннельной артерии криогенной тепловой трубы вследствие возникновения перепада температур и, собственно, давлений насыщения в поперечном сечении создаются условия для заполнения ее жидкостью даже при оч нь большом диаметре жидкостного канала. [c.24]

Основными характеристиками капиллярно-пористых тел при применении их в тепловых трубах являются объемная и поверхностная пористость, проницаемость, эффективный радиус пор структуры при создании капиллярного напора, насыщенность жидкостью. [c.37]

В работе [53] проведены визуальные наблюдения за образованием пара и распределением жидкости в специально сконструированной водяной тепловой трубе (рис. 3.17). Тепловая труба состояла из трех вертикально расположенных концентрических труб находящаяся в центре стальная труба внешним диаметром 20 мм имела капиллярную структуру в виде канавок на внешней поверхности две концентрически расположенные вокруг нее трубы изготовлены из стекла. Нижняя часть стальной трубы обогревалась с помощью электронагревателя, а верхняя часть охлаждалась потоком воды. [c.152]

Следует отметить, что уравнение (1.35) получено для кипения теплоносителя на гладкой поверхности. В криогенных же тепловых трубах, имеющих капиллярную структуру, этот процесс существенно интенсифицируется. [c.18]

В условиях, когда силы гравитации или иные силы (центробежные, электромагнитные) способны обеспечить перенос жидкости из зоны- конденсации в зону нагрева, могут использоваться тепловые трубы, не имеющие капиллярной структуры — бесфитильные тепловые трубы. Конструкция тепловой трубы, не имеющей капиллярной Рис В 2 Схема ис- структуры И работающей на использовании парйтельного термо- гравитационных сил, представлена на рис. сифона В.2. Такую тепловую трубу при- [c.12]

В связи с актуальностью проблемы экономии топлива и утилизации вторичных энергоресурсов большое значение приобретают работы по созданию эффективной теплообмеиной аппаратуры. Тепловые трубы и теплообменник на их основе являются одними из лучших теплообменных устройств для решения поставленной задачи. В книге рассмотрены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов тепло- и массообмена в тепловых трубах, связанные с дальнейшим развитием тепловых труб, повышением их теплотехнических характеристик. Приведен теоретический ана." 13 процессов тепло- и массообмена в тепловых трубах на основе термодинамических представлений. Даны классификация капиллярно-пористых структур, обобщенная модель эффектн -ной теплопроводности фитилей тепловых труб и их оптимизация по минимальному термическому сопротивлению. Рассмотрены процессы тепло- и массообмена в центробежных тепловых трубах и методы их интенсификации. [c.2]

Подчеркнем, что М. представляет собой лерепад температуры, который будет иметь место в тепловой трубе при передаче максимального теплового потока. Саму же величину максимально возможного при заданной капиллярной структуре потока найдем из (41) [c.51]

Величина (РмаксЛопт как функция диаметра капилляра представлена на рис. 33 семейством кривых, соответствующих различным диаметрам парового канала с п-В частности, одна из кривых этого семейства была уже изображена на рис. 32 в виде прерывистой линии, проходящей через наивысшие значения Смаке- Прямые линии на рис. 33, исходящие из начала координат, являются линиями постоянного поперечного сечения капиллярной структуры. На этом же рисунке дана соответствующая зависимость температурного перепада в тепловой трубе. [c.53]

Возьмем в качестве наиболее простого примера капиллярную структуру в виде однослойного проницаемого экрана (рис. 35,а), установленную в короткой тепловой трубе, работающей при боль-щих числах Рейнольдса (Ке>1). Е. Андел показал, что в этом случае максимальный тепловой поток определяется соотношением [c.60]

В литературе по тепловым трубам описано множество самых разнообразных капиллярных структур (в виде пористых матриц, многослойных сеток или перфориро- [c.69]

В большой энергетике также найдется место для перспективного использования тепловых труб. Коэффициент полезного действия современных тепловых электростанций вплотную приблизился к 40%. Повысить далее эту величину оказывается весьма трудно. Один из возможных путей— Повышение температуры рабочего цикла, но это приводит к сильному нагреву лопаток турбин и потере их прочности. В основном греются тонкие концы лопаток, наиболее удаленные от массивного ротора. Здесь опять на помощь могут прийти тепловые трубы. Лопатки можно сделать пустотелыми и заполнить их рабочей жидкостью, прн этом они по существу превратятся в соответствующей формы тепловые трубы. Возират конденсата в них будет осуществляться за счет центробежных сил, т. е. капиллярная структура в данном случае ие потребуется. Зона испарения — это зона максимального притока тепла па концах лопаток, зона конденсации—основа1ше лопаток, откуда тепло будет передаваться ротору и далее выводиться по нему из зоны прохождения струи пара. Видимо, ротор также можно сделать пустотелым, превратив его в большую тепловую трубу, что не только позволит улучшить теплопередачу по нему, по и ускорит время прогрева всей турбины до рабочих температур в период запуска [Л. 29]. [c.100]

В тепловых трубах с канавочной капиллярной структурой максимальный теплоперенос экспериментально исследовался в работе Кемме [5]. В качестве теплоносителей использовались натрий и калий. Для всех исследованных тепловых труб внутренний радиус труб был равен 7,5 мм, длина —300 мм, длина зон испарения и конденсации —80 и 220 мм соответственно. Результаты некоторых опытов представлены на рис. 4.7, 4.8. Число прямоугольных канавок в трубах как открытых, так и закрытых сеточным экраном было равно 88. [c.84]

При создании различных типов тепловых труб, использующих силы гравитации, возникают свои специфические проблемы [48—55]. В бесфитильных трубах — термосифонах — силы гравитации являются основными движущими силами. В тепловых трубах с капиллярной структурой, добавляясь к капиллярным, они способны существенно увеличивать теплоперенос. [c.142]

Для некоторых областей применения (например, ампульные испытания твэла в реакторе) необходимо создать высокотемпературные вертикально работающие тепловые трубы с большим теплопереносом. При выборе капиллярной структуры для таких труб возникают противоречивые требования 1 нужно иметь мелкую капиллярную структуру, способную обеспечивать поднятие жидкости часто на значительную высоту зоны нагрева 2) следует использовать фитили с большими гидравлическими диаметрами и капиллярным давлением, чтобы иметь большой теплопере- [c.143]

Итак, рабочие параметры тепловых труб могут быть ограничены рядом факторов. Естественно, что в зависимости от конструкции устанавливается соответствующее соотношение между различными ограничениями. Например, в тепловых трубах с канавочной капиллярной структурой возможно достижение ограничений мощности, связанных с уносом жидкости из фитиля в паровой поток, а не чисто капиллярных ограничений. Для некоторых конструкций тепловых труб с низкотеплопроводными теплоносителями ограничения по удельной плотности теплового потока в зоне нагрева могут быть определяющими. Перед детальным рассмотрением физических процессов, обусловливающих каждое из рассмотренных выше ограничений, обратимся к различным модификациям тепловых труб, дадим классификацию их по ряду признаков . [c.16]

Один из примеров составного фитиля — капиллярная структура в виде мелкопористого тонкос генноцо экрана, образующего канал кольцевого сечения с корпусом трубы для обеспечения протока жидкости (см. рис. В.5, сектор 5). Составной фитиль кольцевого типа наряду с положительными имеет и отрицательные свойства. Капиллярный перепад давления для составного фитиля определяется самой крупной поверхностной порой. Дефекты пористой поверхности (большие поры) в этом случае практически определяют капиллярный перепад давления и, следовательно, приводят к существенному ухудшению работы составного фитиля. Локальное осушение фитиля, т. е. соединение полости зазора с паровым пространством, приведет к тому, что капиллярный перепад давления и работа трубы будут определяться размерами зазора, а не размерами поверхностных пор малого размера. Локальное разрушение мелкопористой структуры выводит из строя всю тепловую трубу. В том случае, когда зазор под мелкопористым экраном велик, возможны трудности с первоначальным заполнением его жидкостью, а также с а- ojнeниeм после удаления жидкости из зазора вследствие не остаточнвсти капиллярного перепада давления или возник- новения локального осушения фитиля под экраном, т. е. при [c.23]

Устойчивая циркуляция теплоносителя в тепловой трубе в изотермическом режиме достигается за счет капиллярного напора, развиваемого структурой фитиля. Из-за конечного значения капилляриого напора в трубе и наступают при определенных условиях капиллярные, иногда их еще называют транспортные, ограничения. Максимально достижимый теплоперенос в тепловой трубе, как уже указывалось выше, обеспечивается при условии равенства капиллярного напора сумме потерь давления по парожидкостному тракту между так называемыми сухой и мокрой точками. На рис. 2.24 схематично представлен ход давлений по длине трубы в паре (сплошные кривые) и жидкости (пунктирные кривые). Условие для нормальной работы трубы можно записать в виде соотношения [c.92]

Конструкционными мерами можно уменьшать эффект уноса жидкости из фитиля в паровой поток. Например, покрыв канавки экраном из сетки или другого пористого материала, можно разделить потоки пара и жидкости и затруднить непосредственное взаимодействие потоков. В опытах Кемме [56] тепловые трубы с фитилем из продольных канавок после покрытия канавок мелкопористой сеткой пускались без каких-либо затруднений и обеспечивали достаточно высокий теплоперенос. Эффект уноса жидкости из фитиля в паровой поток меньше сказывается также в тепловых трубах с капиллярной структурой в виде винтовой нарезки, дополненной артериями. [c.117]

Следует отметить, что экспериментальные данные по перегревам в цитируемых выше работах получены в условиях, заметно отличающихся от тех, которые наблюдаются в тепловых трубах опыты проведены при теплосъеме естественной конвекцией и при (как правило) значительно большей загрузке жидкого металла в установку в некоторых опытах над поверхностью жидкого металла имелся инертный газ часть данных получена после длительного кипячения жидкого металла. В тепловых трубах загрузка теплоносителя обычно невелика (до нескольких десятков грамм) и, как правило, нет возможности осуществлять приработку поверхности посредством кипячения. Вследствие непрерывного процесса дистилляции загрязнения накапливаются в относительно узкой области зоны испарения, а мелкопористые капиллярные структуры могут затруднять процесс смачивания и способствовать образованию зародышей пара. Таким образом, вопросы вскипания в фитилях тепловых труб нуждаются в специальном изучении. [c.132]

Обратимся к результатам экспериментальных исследований максимальных удельных тепловых потоков в зоне нагрева тепловых труб с металлическими теплоносителями. В опытах Рейсса и Шретцмана [10] измерены предельные тепловые потоки при испарении натрия в короткой вертикально расположенной тепловой трубе с капиллярной структурой в виде далеко отстоящих друг от друга прямоугольных канавок. Тепловая труба внешним диаметром 20 мм на внутренней поверхности имела 36 продоль- ных канавок шириной 0,2 мм. От-ношение ширины канавки к расстоянию между ними составляло [c.133]

Отметим, что эффективная теплопроводость Лдф сильно зависит от состояния пара в тепловой трубе. При молекулярном течении тепло в основном передается теплопроводностью по стенке и капиллярной структуре, заполненной теплоносителем. При развитом течении пара тепло главным образом переносится паром. [c.165]

Приведем примеры влияния нестационарностн на ограничение теплопереноса в тепловой трубе. Опыты проводились на тепловой трубе, заправленной фреоном-22 [6]. Длина трубы 1 м масса медного блока, соединенного с испарителем, 0,32 кг масса тепловой трубы 0,3 кг масса блока, соединенного с конденсатором, 1,2 кг. Капиллярная структура выполнена из гофрированной сетки. Трубы при испытании расположены с наклоном (горячий конец трубы выше холодного на 10 мм). [c.193]

Наиболее эффективным и надежным способом интенсификации теплообмена при кипении является применение пористых металлических покрытий. При этом пористая структура образуется либо в результате покрытия поверхности трубы тонкими металлическими сетками, либо нанесением на нее металлического порошка определенной зернистости. При этом образуется пористый слой с разветвленной системой сообщающихся между собой капиллярных каналов, через которые происходят эвакуация пара и подпитка пористой структуры жидкостью, подтекающей сюда под действием сил поверхностного натяжения. Кипение происходит как внутри пористого покрытия, так и на его поверхности. Высокая ннтен-сивность теплообмена свидетельствует о том, что пористая структура создает весьма благоприятные условия для зарождения и роста паровых пузырей. Например, авторы работы [137] указывают, что при кипении н-бутана (р= 1,27-10 Па) на гладкой трубе образование паровых пузырей по всей ее поверхности наблюдалось только при = 35 кВт/м2, а дд трубе с пористым покрытием вся поверхность трубы была занята паровыми пузырями уже при 7=1,5 кВт/м . Эти и многие другие опыты показали, что устойчивое развитое кипение на поверхностях с пористыми покрытиями устанавливается при весьма незначительных температурных напорах (перегревах жидкости). Основной причиной этого является то, что в данном случае поверхности раздела фаз возникают внутри пористого слоя [54, 130, 146]. При выбросе паровой фазы из пористой структуры в последней всегда остаются паровые включения, в которые испаряется тонкая пленка жидкости, обволакивающая стенки капиллярных каналов [54, 130]. В соответствии с моделью автора [14G] испарение микропленки происходит по всей поверхности капиллярного канала, высота которого равна толщине пористого покрытия. Таким образом, элементы пористой структуры сами являются центрами зарождения паровой фазы. Так как диаметр капиллярных каналов (10- —10 м) больше критического диаметра обычного центра парообразования, то испарение пленки в паровые включения или с поверхности капилляра требует значительно меньшего перегрева жидкости. Не менее важное значение имеет и то, что в пористой структуре перегрев поступающей в капилляры жидкости происходит в условиях весьма высокой интенсивности теплообмена. Действительно, при таких малых диаметрах капилляров движение жидкости в них всегда ламинарное. В этом случае значение коэффициента теплоотдачи определяется из условия (ас ) Д = 3,65. При диаметре капилляров 10- —10 м значение а получается равным 5-103—5-Ю Вт/(м2-К). В условиях сильно развитой поверхности пористого слоя только за счет подогрева жидкости можно отводить от стенки весьма большие тепловые потоки. Снижение необходимого перегрева, а также интенсивный подогрев жидкости существенно уменьшают время молчания центров парообразования, что также способствует интенсификации теплообмена на трубах с пористыми структурами. [c.219]

Перечисленные выше конструкции пассивного управления основаны на ТТ с капиллярной структурой. К, системам пассивного управления можно отнести также некоторые типы двухфазных термосифонов, работаюищх в неизменяемых полях. Так, классический термосифон [29] (рис. 13, н) обладает функцией теплового диода. Панель (рис. 13, о), состоящая из набора наклонных термосифонов, может работать как тепловой диод [30]. Совмещенный вариант термосифона и ТТ описан в работе [31]. Схема такой конструкции представлена на рис. 13, п. Функция теплового диода здесь осуществляется за счет того, что капиллярная структура имеется только на части поверхности ТТ. Аналогичная конструкция теплового диода с использованием эрлифта рассмотрена в работе [32]. Схема такого диода, работающего в поле гравитации, изображена на рис. 13, р. К тепловым диодам можно отнести также вращающиеся ТТ, работающие при постоянной скорости вращения (рис. 13, с). Определенные возможности по управлению имеются у тепловых труб, работающих при переменном поле массовых сил. [c.52]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...